JP2002303613A - 高精密高圧グラジエント方法とそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度高圧グラジエント送液システムのグラジ
エント溶出精度を向上する。 【解決手段】プロセス１（流量制御だけでのグラジエン
ト溶出の実行）→プロセス２（グラジエント溶出時にお
ける圧力値の測定）→プロセス３（圧力値のブロック化
と各ブロックの平均圧力の計算）→プロセス４（ブロッ
クの平均圧力値に対応したパラメータ値の計算）→プロ
セス５（流量制御とマクロステップ制御によるグラジエ
ント溶出プログラムの実行）→プロセス６（グラジエン
ト溶出プログラムの実効後、プロセス２→プロセス３→
プロセス４→プロセス５を繰り返しパラメータＦ値の微
調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロマトグラフィ
における送液システムに係り、特に高精度液体クロマト
グラフィに好適なマイクロツインポンプによる溶媒の高
精密高圧グラジエント方法とそのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】未知の成分を分離する高速液体クロマト
グラフィ（以下、ＨＰＬＣとも称する）は、溶媒（ＳＯ
ＬＶＥＮＴ：ソルベント）貯留容器から精密送液ポンプ
でサンプル注入バルブに保持された分析試料（サンプ
ル、以下単に試料とも言う）を溶媒と共に分離カラムを
含む検出手段に送液し、検出した結果を記録し、あるい
はモニター画面に出力する。

【０００３】特に、高精度クロマトグラフィでは、溶媒
を高圧で滑らかにグラジエント送液を行う必要がある。

【０００４】この種の従来技術を開示したものとして
は、例えば米国特許第５４７２５９８号明細書などを挙
げることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１０は高速液体クロ
マトグラフィーのシステム構成例を説明する模式図であ
って、第１容器（溶媒の貯留容器）１０に貯留してある
溶媒２０は配管３０を介してポンプ５０の汲み上げによ
り脱気装置４０を通して脱気された後、サンプル注入バ
ルブ（オートサンプラー）６０→分離カラム７０→検出
器８０に通過し、検出器８０からの溶媒は廃液１００と
して第２容器９０に廃棄される。図中の矢印は送液方向
を示す。

【０００６】検出器８０で検出されたデータはデータ処
理装置１１０に転送されて、所要のデータ処理を施し、
可視あるいはコンピユータ処理可能なデータ形態として
提供され、かつ保存される。

【０００７】なお、分離カラム７０は外部温度の影響を
防止するために恒温槽７０Ａに収納されており、また、
送液ポンプ５０とサンプル注入バルブ６０の制御はシス
テムコントローラ１２０により行われる。

【０００８】精密送液用の送液ポンプ５０の前段に設置
された脱気装置４０は、当該送液ポンプ５０によって第
１容器１０から吸い上げる溶液２０に溶存する気体を除
去することで、安定した送液と正確な分析を行うように
している。

【０００９】上記の精密送液用ポンプ（以下、単にポン
プとも称する）は単体で使用される場合と複数台で使用
される場合がある。特に、ＨＰＬＣでグラジエント溶出
を行おうとすると複数台のポンプを高圧で同時に流量を
変化させながら送液を行うような操作が必要である。

【００１０】高圧で、しかも圧力が変化すると云う状況
下で流量を２桁程度精密に、且つ滑らかに制御させなけ
ればならず、その難しさは１台のポンプで、一定の圧力
で、一定の流量を流す単一ポンプの送液に比べ格段に困
難な技術と言える。

【００１１】多くの分析者はグラジエント溶出が良いと
は理解していても、出来るだけ単純な単一溶媒で物質の
溶出を行うアイソクラテイックな溶出を選択するのは、
グラジエント溶出がアイソクラテイックの溶出に比べ溶
出法の信頼性が劣ることに他ならない。

【００１２】ここではグラジエント溶出法の化学的内容
の説明は省略するが、グラジエント溶出の現状の問題点
と本発明者が開発したマイクロツインポンプによる新し
いグラジエント法について説明を行う。 〔グラジエント溶出法の現状と問題点〕 「ポンプの精度」ＨＰＬＣの分析では、物質の溶出時間
（リテンションタイム）を同定のパラメータとして使用
するので、使用するポンプ流量の繰り返し再現性は高い
精度が要求される。

【００１３】単一ポンプを使用するＧＰＣ（ゲルパーメ
ーションクロマトグラフイ）はＨＰＬＣの分析法の中で
も最も厳しい精度を要求する事例と言える。ここでの流
量の繰り返し再現性は１０００秒のリテンションタイム
で、揺らぎは３秒以内で、０．３％以下と云う高精度が
要求される。

【００１４】ＧＰＣが高精度を要求する理由はリテンシ
ョンタイムがポリマーの分子量を決定するからで、一般
のＨＰＬＣの使用方法とは少し異なると言える。

【００１５】「一般分析での精度」ＧＰＣでは、ポンプ
とその周辺ユニットの管理、メンテナンスを充分に行う
ことにより、高精度なリテンションタイムの再現性が維
持される。

【００１６】これに対し、一般のＨＰＬＣで単一溶媒に
よるアイソクラテイックな分析でのリテンションタイム
の再現性は、０．６％前後が平均的な値と言える。１０
分（６００秒）で溶出するピークの揺らぎが４秒位であ
るから溶出ピークの同定には十分の範囲と言える。

【００１７】しかし、グラジエント溶出では２台以上の
ポンプを使用するので容易にリテンションタイムの再現
性が２倍近く低下することが予測される。

【００１８】〔グラジエント溶出法の問題点〕グラジエ
ント溶出法では、アイソクラテイックな溶出法にはない
特有の問題点も存在するが、繰り返し精度の低下となる
原因は以下の３点が考えられる。

【００１９】低流速でのポンプ精度の低下 圧力変化によるポンプ精度の低下 気泡によるポンプ送液の乱れ 「低流速でのポンプ精度の低下」図１１は２液グラジエ
ント溶出の一般的な溶出プログラムを示すマイクロツイ
ンポンプによる２液グラジエントプログラムの説明図で
あり、横軸は時間（ＴＩＭＥ：Ｓｅｃ）、縦軸は溶媒強
度（ＣＯＮＣ：％）である。曲線αは組成曲線である。
なお、マイクロツインポンプとは２台のポンプを並列に
用いたものを示す。

【００２０】図１１に曲線αで示したように、２液Ａ，
Ｂ（図１１の溶媒Ａ：ソルベントＡ＝Ａ液＝第１溶媒、
溶媒Ｂ：ソルベントＢ＝Ｂ液＝第２溶媒）の内、初期流
速の小さい方のＡ液が溶媒強度が大きく、溶出する成分
のリテンションタイムはＡ液の量によって主として決定
される。

【００２１】問題は、このＡ液が低流速の所で発生する
点にある。送液ポンプの流量精度は全ての流量範囲で一
定でなく、流量の低い所では高い所に比べ相対的に低下
する。

【００２２】例えば、アイソクラテイック溶出で流量精
度が０．６％のポンプは１／１０の流速では２〜３倍程
度低下してしまう。従ってグラジエント溶出でＡ液が低
流速の領域では単純に０．６％の精度のポンプを２台を
使用する時に予測される精度低下よりも更に低下するこ
とになる。

【００２３】「圧力変化による送液ポンプ精度の低下」
ポンプの脈流は吐出圧力の大きさに原理的に依存する。
この理由は、送液ポンプ内部での液体の圧縮による体積
損失によるものである。この為、送液ポンプの吐出圧力
が変化すると脈流も変化する。

【００２４】単一溶媒を流す場合、脈流は単に圧力の変
動があるというだけで、ポンプは平均流速が一定であり
さえすれば溶出ピークのリテンションタイムも一定とな
る。これに対しグラジエント溶出では各別の送液ポンプ
で送液される２液（第１溶媒と第２溶媒）を混合するた
め、２台の送液ポンプに脈流があると２液の組成比が変
わることになってしまう。

【００２５】その結果は、リテンションタイムの変化や
ピークのゆがみと云う結果に繋がってくる。このような
脈流問題に対する対応策として、現状の送液ポンプでは
脈流を小さくするために吐出圧力のフィードバックによ
る制御方式を採用する場合が多い。そしてこの圧力フィ
ードバック方式がグラジエント溶出では問題となってく
る。

【００２６】図１２はグラジエント溶出とカラム圧力の
関係の説明図であり、図１１と同様に、横軸は時間（Ｔ
ＩＭＥ：Ｓｅｃ）、縦軸は溶媒強度（ＣＯＮＣ：％）で
ある。図中に太線で示したように、圧力フィードバック
制御方式で問題点を起こす原因の１つはグラジエント溶
出条件では２液の組成が変化し、その結果混合液体の粘
性係数の変化により引き起こされたカラム圧力の変化に
よるものがある。

【００２７】粘性係数の変化によりカラム圧力が変化す
るが、その圧力の変化は図１２の曲線βに示したよう
に、溶媒組成プログラム（線α）に相似的ではなく、溶
媒の種類や組成によって複雑に変化する。

【００２８】図１３は溶媒組成とカラム圧力の関係を水
（Ｈ₂ Ｏ）とメタノール（ＭｅＯＨ）の２液について示
した説明図で、横軸（下）は水の組成比（％）、横軸
（上）はメタノールの組成比（％）、縦軸はカラム圧力
（ＭＰａ）である。

【００２９】例えば、水とメタノールを混合する場合、
図１３における曲線γで示したように、水とメタノール
の組成比が１：１の付近でカラムの圧力は最大になり、
それ以外の所では低くなる。粘性係数の大きさは溶媒の
種類によっても大きく異なるので現象はより複雑にな
る。

【００３０】カラムの圧力変化におけるもう１つの問題
は溶出プログラムによる溶媒組成の関数と分析カラム内
部で起こる溶媒組成変化による圧力変化の現象の間に大
きなシステムの応答の遅れが生じる点にある。

【００３１】なお、ここで言う溶出プログラムとは、第
１溶媒と第２溶媒のそれぞれを各送液ポンプで分析カラ
ムに送液する２台のポンプの送液量の制御を行う手順を
意味し、時間の経過と共に２台のポンプの流量を連続的
に変化させることにより２液の濃度の制御を行う。

【００３２】更に、カラムに充填された充填剤は単純な
粒子ではなく、ＯＤＳ（シリカ表面にオクタデシル基が
化学修飾された充填剤）、シリカ、イオン交換等と云っ
た種類がある。この為カラム内部で起こる圧力の変化は
溶媒の種類と云う点以外に混合溶媒と化学修飾された固
体の関係が更に関与することになり、微視的な圧力変化
を複雑なものとしている。

【００３３】上述した理由により、グラジエント溶出の
系では送液ポンプの吐出圧力の変化は厳密な意味では再
現性に乏しく、この再現性に乏しく、この再現性に乏し
い圧力値をフィードバック制御に用いる従来のグラジエ
ント送液システムでは高精度の再現性を得ることは困難
であり、これを解決することが課題となっていた。

【００３４】本発明は、上記の課題を解決し、グラジエ
ント溶出法の精度を向上させた高精密高圧グラジエント
方法とそのシステムを提供することにある。

【００３５】

【課題を解決するための手段】グラジエント溶出法で
は、２液の組成が時間と共に変化して、その変化に応じ
て分析カラムの圧力が変化する。そして、送液ポンプは
変化する圧力に基づいてフィードバック制御を行う。こ
のことが分析の繰り返し再現性の精度を低下させると考
えると、流量を変化させる流量制御の部分と圧力に応じ
てフィードバック制御を行う部分を分離して処理すれば
問題は解決されると考えられる。

【００３６】今、分析システム圧力の変化がないと仮定
すると、全体の制御は流量の制御だけで十分と云うこと
になる。そこで、全く圧力に関連のない流量の制御部分
を流量制御と呼ぶことにする。この部分は時間に対して
単に流量を変えていくだけの単純な制御部分ということ
になる。

【００３７】問題は圧力変化に対応した部分の制御であ
る。実は、この部分の解決方法は使用する２台の送液ポ
ンプの制御方法や制御システムによってほぼ決まってし
まう。結論から言えば、圧力のフィードバック方式の送
液ポンプはグラジエント溶出法に最適のポンプではな
い、と云うことになる。

【００３８】それでは、“どのようなポンプが最適か”
と云うことになるが、本願の出願人が平成１０年、１１
年に創造法の補助金にて開発を行ったマイクロツインポ
ンプがグラジエント溶出に適した送液ポンプと云うこと
が言える（特開２０００−３９４２７参照）。

【００３９】この送液ポンプは流量制御と脈流制御は完
全に区分されていて、送液の制御に圧力のフィードバッ
クは使用しないような送液システムとなっている。この
送液ポンプでの脈流の制御は脈流補正用のパラメータと
してのＦ値を与えることにより行われる。

【００４０】パラメータとしてのＦ値とは、ポンプの吐
出側の圧力が高圧になった時、吐出圧力に対応したＦ値
をポンプに与えることによりポンプの脈流は無くなり、
同時にポンプの流量は設定値の流量となる。Ｆ値の意味
するところは、ポンプの吐出側の圧力が高圧になったと
き、ポンプの内部で生じる液体の圧縮によって生じる体
積損失である。この理由により、ポンプは高圧になった
とき脈流が生じ、同時に流量が設定値に対して低くなる
ことになる。

【００４１】Ｆ値は基本的に圧力に依存する量であるた
め、Ｆ値は吐出圧力の一次関数となる。一次関数の勾配
は液体の種類とポンプの内部構造によって決定される。
この勾配は吐出圧力と流量の低下から測定される。

【００４２】図１４はパラメータＦ値による脈流補正の
説明図である。図中、は脈流補正されたポンプ吐出の
データで、「６．４ＭＰａ」は脈流補正されたデータの
圧力値、「０．１６ＭＰａ」はＹ軸（圧力値：ＭＰ
ａ）のスケール、はメタノール１ｍｌ／ｍｉｎで流し
たときのＦ値と脈流の変化を示したデータで、Ｆ＝０．
００のときは脈流が大きく圧力変動は０．３Ｍｐａ程度
を示し、Ｆ＝３．５になったときは脈流は小さくなり、
のデータになることを示す。

【００４３】上記のＦ値は圧力のみの単純な一次関数で
あり、流速には全く依存しない値となっている。流速に
依存しないと云う点が従来の圧力フィードバック方式と
大きく異なる点である。

【００４４】圧力フィードバック制御では２つの欠点が
存在する。第１の欠点は低流速で発生する。ポンプのプ
ランジャー体積が１００μｌとし、流速が１００μｌ／
ｍｉｎだとするとポンプの１サイクルの動作時間は１ｍ
ｉｎとなる。少し大きな圧変動を圧力フィードバックで
正常な状態にするには数サイクルの時間が必要となり、
これに要する時間は数分となる。このように圧力フィー
ドバック方式は低流速で最適化するのに長時間を要する
と云う欠点がある。

【００４５】第２の欠点は高流速で発生する。周期の短
い圧力変動は一定のサンプリング間隔で圧力を測定し、
フィードバック制御で圧力変動を小さくすると云う方法
が採られている。流速が早くなると一定のサンプリング
間隔での圧力変化は相対的に大きくなりフィードバック
制御の精度は低下することななる。

【００４６】ＨＰＬＣでの一般的な分析時間は２０〜３
０分程度であるから上記欠点の内より大きな問題となる
のは第１の欠点の方と言える。

【００４７】これに対し、新型の送液ポンプではパラメ
ータＦ値を与えることにより瞬時に最適の動作を行うこ
とになるので低流速でもフィードバック制御に見られる
ような時間遅れはなくなる。また、流速の早い条件でも
パラメータＦ値は流量に依存しないで圧力のみによって
決まるので高流速でも圧力制御の精度の低下は起こらな
い。

【００４８】パラメータＦ値による圧力制御は上述した
制御上の長所以外に定量的な面でも大きな利点が得られ
る。パラメータＦ値はグラジエント溶出の全工程で把握
されるので、脈流制御部分は定量的で且つ、再現性のあ
るものと考えることが可能である。この部分に関する議
論は後述することになるが、上記に述べてきた制御方法
によりシンプルな流量制御部分と現象の複雑な脈流制御
部分を完全に分離独立した制御方法により、グラジエン
ト溶出法の精度を向上させることが可能になる。「気泡
の除去及び外部圧力変動に対する応答遮断」ＨＰＬＣで
使用する送液ポンプは気泡の吸入には全く弱く、流量は
気泡の吸入によって大きく変動することになる。気泡の
対策として脱気装置（以下、デガッサーとも称する）を
使用することになり、溶媒中の溶存酸素を除去する方法
を採ることになるが、必ずしも完全とは言えない。何故
なら、デガッサーで除去される溶媒中の酸素の量は数ｐ
ｐｍのオーダであるので、何らかの原因で気泡のような
空気の魂をデガッサーが吸い込むと、空気の粒が直接ポ
ンプに入り込むことがある。高圧グラジエントシステム
のようにポンプが２台だと気泡によるトラブルの確立は
確実に２倍となる。この気泡トラブルに対する問題の解
決法はやはり当社が開発した新型ポンプ（マイクロツイ
ンポンプ）で解決された。

【００４９】図１５は従来のデュアルプランジャー型ポ
ンプと本発明によるツインヘッド型ポンプにおける気泡
の吸入とポンプ送液特性の説明図である。横軸は時間
（ｍｉｎ，図１５ではＭＩＮと記す）、縦軸は圧力であ
る。図中、（ａ）は従来のデュアルプランジャー型ポン
プの送液特性を示す圧力データで、ポンプの吸入側から
２５μｌ、１００μｌの気泡をシリンジで注入したとき
の圧力変化を示す。また、（ｂ）は本発明によるマイク
ロツインヘッド型ポンプの送液特性を示す吐出側のデー
タで、（ａ）と同様にポンプの吸入側から２５μｌ、１
００μｌの気泡をシリンジで注入しても全く圧力の低下
がないことを示す。このことから、マイクロツインヘッ
ド型ポンプは気泡を吸入しても全く流量の変動を受けな
いことを示している。

【００５０】ポンプの概略を説明すると、従来のデュア
ルプランジャー型ポンプでは、吸入ラインからポンプ吸
入口に入った気泡は必ずポンプ本体内部に入ることにな
る。ポンプ本体内部に気泡を吸入すると、必ず流量の変
動（低下）が生じる。

【００５１】これに対し、本発明によるポンプはポンプ
全体のシステムが第１ポンプと第２ポンプか構成されて
いて、２つのポンプの中間に溶存酸素と気泡の除去を行
うフェーズセパレータ機構が設けられている。

【００５２】第１ポンプの送液能力は第２ポンプの送液
能力よりも大きく設定されている。このような状況下
で、第１ポンプが気泡を含む液体を吸入しても、第１ポ
ンプの送液能力が大きいため第２ポンプの送液量を上回
る液体を送液することが可能となる。

【００５３】第１ポンプで送液された気泡と液体はフェ
ーズセパレータで気体と液体に分離され、気体はポンプ
外部へ排出される。第２ポンプはフェーズセパレータ内
部の液体成分のみ送液することになる。このような本発
明によるポンプでは、気泡は吸入しても全く送液量の変
動は生じないことになる。

【００５４】ここで、図１５の意味をもう少し詳しく説
明する。データＡは従来型ポンプの吸入ラインから一定
量の気泡を注入したときの吐出圧力のデータを示したも
のである。気泡の吸入により流量が低下し、圧力が低下
する。気泡の量が２５μｌでは流量がゼロになることは
ないが、１００μｌではほぼゼロ近くまで流量が低下す
ることがわかる。データＢは同様の条件での圧力データ
であるが、全く気泡の影響による流量の低下がないこと
が示されている。

【００５５】異形同軸型のプランジャーを用いるツイン
ヘッド型ポンプ（マイクロツインポンプ）と云う新しい
ポンプ方式を採用することにより、送液ポンプ自身に脱
気機能と吸入した気泡を自動的に排除する機能を持たせ
たポンプシステムと云うことになる。従来のポンプでは
小さい気泡でもポンプ内部に吸入すると必ず圧力の低下
を引き起こす。これに対し新型ポンプではかなり大量
（数１０μｌ）の気泡を吸入しても全く圧力の低下がな
く送液することが可能となる。

【００５６】次にグラジエント溶出でポンプが気泡を吸
入した時の従来型ポンプの送液状況を少し考察すると以
下のようになる。

【００５７】グラジエントを行う２台のポンプをＡ、Ｂ
とし、今ポンプＡが気泡を吸入し流量が低下して圧力が
低下したとする。この時ポンプＢの圧力センサーはポン
プＢが正常に送液していたとしても圧力は低下してしま
う。何故なら、後述する実施例に示したように、２台の
ポンプの出口は高圧で、三方分ジョイントで結合され一
緒になっているからである。このような条件下では圧力
のフィードバック制御方式のポンプはポンプ自身が正常
にもかかわらず外部要因による圧力変動に応答して制御
することになる。

【００５８】問題の第１は、２液の組成比がプログラム
された設定値からずれることと、第２は２液の総流量が
変動することである。ポンプＢがポンプＡの圧力低下が
気泡によるものだと判断できればポンプは圧力のフィー
ドバック制御を行わない方が良いのであるが、現在のポ
ンプはこのような判断機能を持っていない。

【００５９】新型のポンプではパラメータによる制御な
のでポンプＡに仮に気泡が入って圧力が低下してもポン
プＢはポンプＡを全く無視して送液することが可能であ
る。このように新型ポンプによるグラジエント溶出は気
泡によるトラブルは極めて少なくなり、且つ外乱圧力の
影響を受けない溶出システムとなる。「流量制御とマイ
クロステップ制御」グラジエント溶出では一定時間毎に
流速を変化させることになるが、変化させるときの流量
の最小単位（流量キザミ）はグラジエント溶出の精度と
密接な関係がある。

【００６０】従来型の送液ポンプでは流量キザミが１０
μｌのものが多いが、分析領域で使用する流量が１ｍｌ
／ｍｉｎ以下になってくると、２台のポンプでの流量キ
ザミによる誤差は２０μｌとなり、流量が１ｍｌ／ｍｉ
ｎだとすると２％の設定値変動となり制御精度として不
十分なものとなる。２％の変動は総流量に対しての値で
あるが、図１０に見られるようなグラジエントプログラ
ムではＡ液が少ない領域で変動は相対的に大きなものと
なる。

【００６１】２液のグラジエント溶出ではＡ液が混合溶
媒の溶媒強度を決定する溶媒となるので、Ａ液が１００
ｍｌ／ｍｉｎで流れている時１０μｌの変化はＡ液自身
では誤差が１０％となり、Ａ液の低流速領域での変動は
拡大された形で現れる。

【００６２】このように流量キザミが１０μｌではグラ
ジエント溶出の流量キザミ精度としては不十分であるこ
とがわかる。これに対し当社が開発した新型ポンプの流
量キザミは１μｌとグラジエント溶出に必要な条件を満
たしていると言える。

【００６３】本発明は、脈流制御とマクロステップ制御
とにより高精度高圧グラジエント送液を実行する。

【００６４】グラジエント溶出法ではカラムの吐出圧力
が溶媒組成の変化により変化し、その変化は再現性に乏
しいことを先に説明した。そして従来型ポンプが圧力の
フィードバックの制御方式を採る限り、繰り返し精度の
低下原因の１つになることも先に述べた。本発明による
新型ポンプにおいては脈流の補正は圧力の大きさに対応
したパラメータ値（パラメータ値の記号をＦ値とする）
を使用することにより行われることになる。

【００６５】従来型のポンプでのフィードバック制御で
はポンプのプランジャーが動作する毎に逐一、フィード
バックを行う方式を採る。これに対し新型ポンプではグ
ラジエント溶出の全時間を比較的大きなブロックに分割
する。ブロックの大きさとしては、例えば３分。このブ
ロック分割の基準はブロック内における圧力変化の大き
さが０．５Ｍｐａが基準である。分割した各ブロックの
平均圧力を制御用の圧力値として用いる。そして脈流の
制御はこのマクロステップな圧力値に対応した脈流補正
用パラメータＦ値を用いることにより行う。

【００６６】この方式により従来型制御の欠点である制
御の時間遅れや外乱圧力変動に対する応答といった欠点
を回避することができる。この新しい脈流制御方式をマ
クロステップ制御方式と呼ぶことにする。これに対し従
来の方法をマイクロステップ制御方式と呼ぶことにす
る。本発明による新しい制御方法のプロセスを簡単に説
明すると以下のようになる。

【００６７】図１は本発明による高精度高圧グラジエン
ト送液方法の説明図である。本発明の送液方法は次のプ
ロセスにより実行される。

【００６８】 プロセス１：流量制御だけでのグラジエント溶出の実行 プロセス２：グラジエント溶出時における圧力値の測定 プロセス３：圧力値のブロック化と各ブロックの平均圧
力の計算 プロセス４：ブロックの平均圧力値に対応したパラメー
タＦ値の計算 プロセス５：流量制御とマクロステップ制御によるグラ
ジエント溶出プログラムの実行 プロセス６：グラジエント溶出プログラムの実行後、
（プロセス２）→（プロセス３）→（プロセス４）→
（プロセス５）を繰り返しパラメータＦ値の微調整（Fi
ne tuning ）を行う。

【００６９】図１６は上記した本発明による新しい制御
方法のプロセスの説明図である。図中、図１２と同様
に、横軸は時間（ＴＩＭＥ：Ｓｅｃ）、縦軸は溶媒強度
（ＣＯＮＣ：％）である。

【００７０】先ず、図１６のグラジエント溶出のプログ
ラム曲線αに沿って２液Ａ，Ｂを２台のポンプで高圧混
合しながらカラムに通液を行うと混合流体による圧力曲
線βが測定される。

【００７１】圧力曲線βの特徴は圧力変化がプログラム
曲線に対して時間的遅れが生じることと、図１４で既に
説明したように溶媒の種類によって曲線の形状が変化す
ることにある。例えば水／メタノールの系では図１３に
示すように水／メタノール（１：１）の付近で圧力は最
大（ＭＡＸ）になり両側は低下になる形状を示す。水だ
けの場合と１：１の混合溶媒では圧力は２倍も異なるこ
とがわかる。

【００７２】次に、上記プロセスで学習して得たパラメ
ータＦ値を用いて再度グラジエント溶出を行い、再度得
られた圧力曲線に基づいてパラメータＦ値を求め、古い
Ｆ値の更新を行う。以上２回のグラジエントプログラム
の学習により、最適のパラメータが得られることにな
る。オペレータの操作としてはグラジエントプログラム
を２回続けて実行するだけと云うことで極めて簡単な操
作と言える。「マクロステップ制御における誤差の大き
さ」新しい制御方式における流量誤差は各ブロックでの
流量誤差の上限値を越えないものと考える。例えば、各
ブロックの予測される流量誤差の上限が０．５％だとす
ると、全ブロック全体の誤差は０．５％以下となる。

【００７３】ブロック化する時のブロックのサイズは流
量精度を決定する上で重要なファクターとなるが、ここ
では１ブロック区間における実測値の圧力値の上下の幅
が５Ｋｇ／ｃｍ² 以下になるようにブロックの区間幅を
設定することとする。

【００７４】流量制御による誤差は一定条件でのポンプ
の流量誤差と考えられるので新型ポンプでは０．３％と
する。

【００７５】図１７はマクロ区間における流量誤差の説
明図であり、あるブロックにおける分析時の圧力と学習
で得られた平均圧力の関係を実際の圧力値と学習値のズ
レ幅として示したものである。

【００７６】図１７中、Ｐ（Ｃ）は圧力の学習値（圧力
の平均値）、Ｐ（ＲＡＶ）は圧力の実測値の平均値、Ｐ
（Ｒ）は圧力の実測値である。なお、ＥＲ（％）は学習
で得られたブロックの圧力の平均値に対して実際に分析
を行ったときの圧力平均値を比較した、学習値に対する
実行値のズレを意味する。最終的には、この圧力のズレ
を流量のズレ（％）に変換した値がＥＲ（％）となる。

【００７７】図１７において、（ａ）は学習値に対して
実行値の方が低い場合で、ＥＲ＝＋０．２５％、（ｂ）
は学習値と実行値が等しい場合で、ＥＲ＝０％、（ｃ）
は学習値に対して実行値の方が大きい合で、ＥＲ＝−
０．２５％である。

【００７８】すなわち、図１７の（ａ）は分析中の圧力
平均値が学習で得られた圧力値よりも２．５Ｋｇ／ｃｍ
低い状態を表し（Ｐ（ＲＡＶ）＜Ｐ（Ｃ））、同（ｂ）
は分析中の圧力平均値が学習で得られた圧力値に等しい
場合を（（Ｐ（ＲＡＶ）＝Ｐ（Ｃ））、同（ｃ）は逆に
分析中の圧力平均値が学習で得られた圧力値よりも２．
５Ｋｇ／ｃｍ高い状態（（Ｐ（ＲＡＶ）＞Ｐ（Ｃ））を
表している。学習値と実測値のズレ幅は後で議論する
が、図１８に示した大きさ以上になることはないと考え
る。

【００７９】図１８はパラメータＦ値と分析カラム圧力
の関係の説明図である。説明は少々横道にそれるが図１
８において、図中の白○でプロットしたメタノール（Ｍ
ＥＯＨ）のデータでは１Ｋｇ／ｃｍ² 当たりのＦ値は
０．０６となる。パラメータＦ値はほぼポンプ内部での
液体の圧縮損失に相当する値であり、１Ｋｇ／ｃｍ² の
圧力増加により０．０６μｌの体積損失が発生している
ことを意味している。

【００８０】このＦ値が０．０６という値はポンプの型
式が指定され、使用する溶媒がメタノールと言うふうに
決まれば固有値となる。同型ポンプで水の場合は、この
値は０．０４となる。

【００８１】本発明による送液ポンプ内部の体積は６４
μｌであるから０．０６μｌの体積損は約０．１％とな
る。要約すると新型ポンプでは１Ｋｇ／ｃｍ² の圧力が
上昇すると約０．１％の流量変化が生じることになる。

【００８２】説明を再び元に戻すと、前記図１１に示し
た条件すなわちマイクロツインポンプ（特願２０００−
３９４２７号に開示のポンプ・・図３参照）による２液
グラジエントプログラムに従った脈流制御を行うと、学
習値が実測値より２．５Ｋｇ／ｃｍ² 大きいので流量の
誤差は＋０．２５％となる。図１３では逆に−０．２５
％となり、図１２ではゼロとなる。この結果図１７に示
したような条件で分析を行った時の最大誤差は０．５％
となる。

【００８３】実際の分析では誤差０．５％より小さくな
ると推定される。一般的に見て、学習操作を実行して、
続いて分析操作を行うので図１６に示すような±２．５
Ｋｇ／ｃｍ² のズレが生じることはなく、実際には１．
２以下程度となる。

【００８４】また、全てのブロックで学習値と実測値の
ズレが一方向に変移することはないので、ブロックの総
平均誤差はさらに小さくなるものと考えられる。従っ
て、脈流制御部分における誤差は０．２％程度と推定さ
れる。流量制御部分の誤差が０．３％なので全体の誤差
は０．５％程度と推定される。

【００８５】以上説明した事実に基づく本発明によるグ
ラジエント溶出では流量制御と脈流制御を分離している
ので、それぞれの制御部を定量的に把握することが可能
となる。流量制御の部分は設定した流量に対して単純な
計算に基づいた流量をコントロールしていく部分で分析
全体の累積流量は流量の積分により簡単に求められる。

【００８６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による高精度高圧グ
ラジエント送液システムの１実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【００８７】図２は本発明による高精度高圧２液グラジ
エント送液システムの１実施例の構成図である。図中、
１は第１の送液ポンプ（ポンプＡ）、２は第１の送液ポ
ンプ１で送液する第１溶媒、２ａは第１溶媒２を貯留す
る貯留容器、３は第２の送液ポンプ（ポンプＢ）、４は
第２の送液ポンプ３で送液する第２溶媒、４ａは第２溶
媒３を貯留する貯留容器である。また、５はグラジエン
トコントローラで、プログラム作成部５ａとグラジエン
ト制御部５ｂ、データベース５ｃを有する。各送液ポン
プはグラジエントコントローラで開閉制御される入出力
ポートを有する。

【００８８】６は三方分岐ジョイントで、第１の送液ポ
ンプ１から送液される第１溶媒２と第２の送液ポンプ３
から送液される第２溶媒４を合流する。７はミキシング
コイルであり、三方分岐ジョイント６で合流された第１
溶媒２と第２溶媒４を混合して、前記図８の高速液体ク
ロマトグラフィーと同様の分析カラムを備えた高速液体
クロマトグラフィシステム（ＨＰＬＣ）８に供給する。

【００８９】グラジエントコントローラ５は、演算部、
記憶部、入出力部、制御部等を有する、所謂コンピュー
タ（あるいはパソコン）で構成されるが、図２では、本
発明の機能部として送液システムの操作手順を生成する
溶出プログラム生成部５ａで作成した溶出プログラム
（流量プログラム）に従って第１の送液ポンプ１と第２
の送液ポンプ３を制御するグラジエント制御部５ｂ、デ
ータベース５ｃのみを示した。なお、データベース５ｃ
には各種の動作条件を設定する条件設定ファイル、プロ
グラムファイル、データテーブル等を含む。表１に条件
設定ファイル、プログラムファイル、データテーブル等
に格納されるデータ内容を示した。

【００９０】

【表１】 なお、表１において、 １．システム条件設定ファイルはグラジエント送液シス
テムの条件を設定するものである。

【００９１】プランジャー径：ポンプのプランジャーの
径。

【００９２】Ａ極性、Ｂ極性：それぞれ溶媒Ａの極性、
溶媒Ｂの極性。

【００９３】平均圧力時間：１サイクルを複数ブロック
にしたときの１ブロックの時間の平均圧力。

【００９４】圧力サンプリング時間：圧力を計測すると
きのサンプリング間隔。

【００９５】圧力上限：ポンプを緊急停止するときの圧
力上限値。

【００９６】２．実行条件設定ファイルはグラジエント
操作をするときの条件を設定するためのファイルであ
る。

【００９７】モード（通常／学習）：グラジエント操作
には分析を行うときの通常モードと学習を行うときの学
習モードの２通りある。どちらを選ぶかを選択する。

【００９８】学習区間時間：学習モードのときはプログ
ラムを構成する区間は全て同一時間で実行し、このとき
の区間を意味する。

【００９９】実行サイクル数：学習モードおよび通常モ
ードでグラジエント実行するときの繰り返し回数。

【０１００】３．通常条件設定ファイルはグラジエント
を行うプログラムのＲＳ２３２Ｃ通信をパソコンのどの
ポートを使用するかの設定をするためのファイルであ
る。

【０１０１】ポンプＡ接続ポート：ポンプＡとパソコン
の通信ポート。

【０１０２】ポンプＢ接続ポート：ポンプＢとパソコン
の通信ポート。

【０１０３】４．プログラムファイルはグラジエントプ
ログラムを作るときに必要とするデータファイル。

【０１０４】Ｐ Ｔｉｍｅ：プログラムの時間。

【０１０５】Ｔ Ｆｌｏｗ：Ａ液、Ｂ液のトータルの流
量。

【０１０６】Ｓｏｌ Ａ：溶媒Ａ流量値。

【０１０７】Ｓｏｌ Ｂ：溶媒Ｂ流量値。

【０１０８】Ｐ（ａｖｅ）（初期値）：学習を行う場
合、１サイクル目でポンプを制御するときのファクター
値は初期値（Ｐａｖｅ）から計算を行う。

【０１０９】Ｄａｔａ Ｎｕｍ：プログラムのステップ
の数。 ５．ソルベトデータテーブルは各種溶媒のファクターを
計算するのに必要なデータを格納するテーブル。

【０１１０】オフセット：ファクター値が圧力の一次関
数としたとき、圧力がゼロのときの値。

【０１１１】ゲイン：ファクター値が圧力の一次関数と
したとき、直線の勾配の値。 ６．圧力保存テーブル（Ａ）（Ｂ）はグラジエントプロ
グラムを実行したときポンプＡ、Ｂで得られた圧力値の
データを格納するテーブル。

【０１１２】プログラムファイルにはグラジエントコン
トローラ５が本システムの制御を行うための設定値（Ｐ
Time：プログラムの時間、ＴＦlow ：流量のフルスケー
ル＝上限値、ＳolＡ：溶媒Ａの流量値、ＳolＢ：溶媒Ｂ
の流量値、Ｐ（ave)：初期値、流量設定値が格納されて
いる。

【０１１３】グラジエントコントローラ５は溶出プログ
ラム生成部５ａで作成した“ プログラム”に従って第
１の送液ポンプ１に第１溶媒２の流量（送液流量）デー
タ“流量１”とパラメータＦ値データ“値１”を与え、
第２の送液ポンプ３に第２溶媒４の流量データ“流量
２”とパラメータＦ値データ“Ｆ値２”を与える。

【０１１４】また、グラジエントコントローラ５のグラ
ジエント制御部５ｂは、第１の送液ポンプ１から送液圧
力データ“圧力１”と、第２の送液ポンプ３から送液圧
力データ“圧力２”を取り込む。

【０１１５】なお、第１の送液ポンプ１で送液されなか
った溶媒の一部は第１溶媒２の貯留容器２ａに、第２の
送液ポンプ３で送液されなかった第２溶媒の一部は第２
溶媒２の貯留容器４ａに戻される。なお、各送液ポンプ
を洗浄した溶媒は図示しない排出容器に排出される。

【０１１６】第１の送液ポンプ１および第２の送液ポン
プ３はマイクロツインヘッドポンプであり、例えば、特
願２０００−３９４２７に開示されたような構造を有す
る。

【０１１７】ここで、マイクロツインヘッドポンプの概
略構成を説明する。

【０１１８】図３は第１の送液ポンプおよび第２の送液
ポンプを構成するマイクロツインヘッドポンプの構成例
の説明図である。この送液ポンプは、同軸のプランジャ
ー５１で動作する２つのヘッドからなる。プランジャー
５１は異径同軸プランジャーと称し、先端の径が細い部
分が第２ヘッドを形成し、径の太い部分と細い部分の段
差部分で第１ヘッドのプランジャーを構成する。このプ
ランジャー５１は図示しないカム機構で図中の矢印で示
したように往復運動する。

【０１１９】５０は本体ブロック、５２はシール材、５
３Ａ１は第１ヘッドの吸入弁、５３Ａ２は第２ヘッドの
吸入弁、５４Ａ１は第１ヘッドの吐出弁、５４Ａ２は第
２ヘッドの吐出弁を示す。また、３は溶媒が流通する細
管、３４は排出管である。

【０１２０】２つのヘッドは複数のシール材５２により
それぞれが独立に保たれ、相互に影響を及ぼさないよう
になっている。このシール材５２は、ポンプ内部を高圧
に維持するためにプランジャーと気密に封止する部分以
外の部分は大気圧に曝されている。また、第１ヘッドと
第２ヘッドの中間には第２ヘッドのシール材の大気圧側
を洗浄するための洗浄ライン５５が形成されている。洗
浄に使用された溶媒は排出管３４を通して排出される。

【０１２１】本体ブロック５０の内部に有機溶媒等の液
体を高圧で流すとき、液体は僅かながらシール材から漏
れ出す。シール材の低圧側は通常は大気と接する状態と
なっているので、沸点の低い有機溶媒等は事前に気化す
るが溶解している成分は析出してシール材に付着する。
例えば、塩を含む水溶液を送液した場合、シール材から
漏れた水分は蒸発するが、塩は結晶となり粉の状態でシ
ール材に付着残留する。シール材に残留した塩の粉はシ
ール材自体あるいはシール材とポンプの可動部分に侵入
してこれらを傷つけたり腐蝕させ、ポンプトラブルの原
因となる。

【０１２２】本実施例では、この部分に洗浄ラインを配
置して溶離液を常時流すことで上記したようなポンプト
ラブルの発生を防止する。

【０１２３】次に、上記の構成とした本発明の高精度高
圧２液グラジエント送液システムの制御動作をフローチ
ャートを用いて詳細に説明する。

【０１２４】図４と図５、図６乃至図９は本発明による
高精度高圧２液グラジエント送液システムの制御動作の
一例を説明するフローチャートであり、図４と図５は全
体の制御の流れ、図６乃至図９は全体動作におけるタイ
マ割り込み動作の流れを示す。図４と図５の動作の流れ
は符号Ａで結合され、図６乃至図９の動作の流れは符号
Ｂ乃至Ｅで結合される。

【０１２５】グラジエントコントローラ５はタイマーを
持ち、このタイマーにより以下の動作を制御する。な
お、このタイマーの機能は時間に対する流量の制御に関
する数値の設定と圧力値サンプリングによるファクター
値の計算をすることである。

【０１２６】先ず、図４と図５を参照して全体の制御動
作の流れを説明する。動作の流れにおける各ステップを
（Ｓ−××）で示す。

【０１２７】高速グラジエント送液が開始すると、グラ
ジエントコントローラ５はデータベース５ｃの各ファイ
ルやテーブルから各種の設定値を取り込む（Ｓ−１）。

【０１２８】入力するデータは、システム条件設定デー
タ、実行条件設定データ、通信条件設定データ、溶出プ
ログラム、ソルベント（溶媒）データである。

【０１２９】各データの内容は以下のとおりである。

【０１３０】・システム条件設定データ ポンプのプランジャー径 溶媒Ａの極性 溶媒Ｂの極性 ファクター値を計算するための平均圧力を求めるときの
時間幅 平均圧力値を求める計算をするとき圧力値が必要となる
が、その圧力値を測定するサンプリング間隔、プログラ
ムで流量を変化させるときの最少時間、ポンプを緊急に
ストップするときの圧力上限値 ・実行条件設定データ 実行するときのモードが学習モードなのか通常モードな
のかのモードデータ ・通信条件設定データ ・溶出プログラム ・ソルベント（溶媒）データ 各データの入力後、第１の送液ポンプ１と第２の送液ポ
ンプ３の各ポートをオープンし（Ｓ−２）、各ポンプと
グラジエントコントローラ５間のデータ送受信モードを
シリアル通信モードに設定する（Ｓ−３）。

【０１３１】グラジエントのアプリケーションプログラ
ムが動こうとする時、先ずパソコン内部での通信の種類
を設定する必要がある。ここでは、ＲＳ２３２Ｃの通信
を行うので、その設定をする。この設定は、ポーレー
ト、ストップビット長、パリティの有無、データ長の設
定を行う。

【０１３２】そして、システム条件設定ファイルから上
限圧力取り込む（Ｓ−４）。上限圧力はオペレータが任
意に決めた値であり、この圧力値にポンプが到達すると
ポンプは自動的に停止する。

【０１３３】次に、１秒間のタイマー割り込みを設定す
る（Ｓ−５）。なお、タイマー割り込みの制御処理と
は、プログラムがスタートする後、１秒以内に１つは流
量の制御に関するパラメータの設定、２つ目は圧力値の
取り込み、３つ目はそれに基づいて行われるファクター
値の計算を行うための処理で、１秒経過後、次からは１
秒毎に前記３つの作業を繰り返すことになる。なお、上
記タイマー割り込み時間は１秒に限らない。

【０１３４】１秒間のタイマー割り込みの設定後、制御
処理呼出しを行う（Ｓ−６）。このタイマー割り込みの
制御処理は図５乃至図８で後述する。

【０１３５】プログラムファイルよりプログラム内にお
ける或るプログラムのセグメントの時間を入力し、時間
内（プログラムセグメントの時間）Ｓ−６での制御の実
行（プログラムの実行）が時間内（プログラムセグメン
トの時間）であるか否かを判断する（Ｓ−７）。これが
時間内（ＴＲＵＥ）であれば次のタイマー割り込み待ち
となり（Ｓ−８）、ステップ（Ｓ−６）へ戻る。

【０１３６】Ｓ−７で、Ｓ−６での制御の実行が時間を
超過した場合（ＦＡＬＳＥ）は、実行条件設定ファイル
より繰り返し実行すべきプログラムの最大数を入力し、
指定サイクル回数が終了したか否かを判断し（Ｓ−
９）、指定サイクル回数が終了した場合（ＦＡＬＳＥ９
はＳ−８に行く。

【０１３７】Ｓ−９で指定サイクル回数が終了していな
いとき（ＴＲＵＥ）は、タイマーを解除して（Ｓ−１
０）、本システムの装置を「マニュアル」モードに設定
し（Ｓ−１１）、第１の送液ポンプ１と第２の送液ポン
プ３の各ポートをクローズして終了する（Ｓ−１２）。

【０１３８】次に、タイマー割り込み制御の流れを図６
〜図９を参照して説明する。なお、以下の流量設定にお
ける流量の算出は下記の式で行う。

【０１３９】流量の算出 流量Ａ＝ＴＦlow ×（ＣONC ／１００） 流量Ｂ＝ＴＦlow −（ＴＦlow ×（ＣONC ／１００） 但し、ＴＦlow は流量のフルスケール（上限値） ＣONC はＴＦlow に対するポンプＡの流量値の比率
（％） 上記の設定値はプログラムファイルより入力する。

【０１４０】図４のステップ（Ｓ−５）でタイマー割り
込みを行うと、この割り込みが初回であるか否かを判断
する（Ｓ−２１）。初回の割り込みである場合（ＴＲＵ
Ｅ）は、ポンプＡに流量を出力する（Ｓ−２２）と共
に、ポンプＢに流量を出力する（Ｓ−２３）。次いで、
ポンプＡにパラメータＦ値（初期設定値）を出力し（Ｓ
−２４）、ポンプＢにパラメータＦ値（初期設定値）を
出力する（Ｓ−２５）。

【０１４１】図７において、システム条件設定ファイル
より入力した前回圧力取得後の圧力サンプリング時間が
経過したか否かを判断し（Ｓ−２６）、当該サンプリン
グ時間が経過した場合（ＴＲＵＥ）はポンプＡより圧力
値を入力する（Ｓ−２７）。なお、ステップ（Ｓ−２
６）で サンプリング時間が経過していない場合（ＦＡ
ＬＳＥ）は、終了に行く。

【０１４２】取得したポンプＡの圧力値を圧力保存テー
ブル（Ａ）に保存する（Ｓ−２８）。同様にして、ポン
プＢより圧力値を入力し（Ｓ−２９）、取得したポンプ
Ｂの圧力値を圧力保存テーブル（Ｂ）に保存して（Ｓ−
３０）終了する。

【０１４３】図６のステップ（Ｓ−２１）の判断がＦＡ
ＬＳＥすなわち割り込みが初回でない場合は、図８のス
テップ（Ｓ−３１）において前回流量設定から流量変更
時間が経過したか否かを判断し、当該時間が経過した場
合（ＴＲＵＥ）は前回出力した流量設定値に変更がある
か否かを判断し（Ｓ−３２）、変更有り（ＴＲＵＥ）の
場合はポンプＡに流量を出力し（Ｓ−３３）、ポンプＢ
に流量を出力して（Ｓ−３３）、図９のステップ（Ｓ−
３５）に行く。

【０１４４】なお、ステップ（Ｓ−３１）でＦＡＬＳＥ
すなわち前回流量設定から流量変更時間が経過していな
いと判断した場合、ステップ（Ｓ−３２）でＦＡＬＳＥ
すなわち前回出力した流量設定値に変化有りと判断した
場合は、そのまま図９のステップ（Ｓ−３５）に行く。

【０１４５】図９において、前回の平均圧力算出から平
均圧力時間が経過したか否かを判断し（Ｓ−３５）、当
該時間が経過したと判断した場合（ＴＲＵＥ）は圧力保
存テーブル（Ａ）に保存されているポンプＡの圧力値に
基づいてポンプＡのＦ値を算出する（Ｓ−３６）。ポン
プＡに算出したＦ値を出力する（Ｓ−３７）。

【０１４６】Ｆ値の算出式は次のとおりである。

【０１４７】先ず、平均圧力Ｐ(ave) ＝（Ｐ１＋Ｐ２＋
Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５＋・・・・・・・Ｐｎ）／ｎ ソルベントデータテーブルからＦ値を算出 Ｆ値＝Ａ×Ｐ(ave) ＋Ｂ 但し、Ａはゲイン（１ＭＰａ当たりのファクター値の増
加量） Ｂはオフセット（圧力が０ＭＰａのときのファクター値
の値） 同様にして、圧力保存テーブル（Ａ）に保存されている
ポンプＡの圧力値に基づいてポンプＢのＦ値を算出する
（Ｓ−３８）。算出したＦ値をポンプＢに出力し（Ｓ−
３９）、終了する（図７）。

【０１４８】ステップ（Ｓ−３５）で前回の平均圧力算
出から平均圧力時間が経過していない場合はそのまま終
了する（図７）。

【０１４９】以上の手順を実行することにより、グラジ
エント溶出法の精度を向上させた高精度高圧グラジエン
ト送液システムを得ることができる。

【０１５０】本実施例によるグラジエント溶出では、流
量制御と脈流制御を分離しているので、それぞれの制御
部を定量的に把握することが可能となる。流量制御の部
分は設定した流量に対して単純な計算に基づいた流量を
コントロールしていく部分で分析全体の累積流量は流量
の積分により簡単に求められる。そして、この累積流量
は溶媒の種類に依存しないで計算される量である。

【０１５１】脈流制御の部分の定量性であるが、プログ
ラム内部でマクロステップ化されたパラメータＦ値は同
一条件で繰り返し使用される分析プログラムでは固定化
されたパラメータとして使用されるので数値そのものは
定量性を持つものとなる。

【０１５２】パラメータＦ値の内容は近似的に補正流量
を表す数値となっている。従ってマクロステップ化され
たＦ値の積分値は脈流制御に用いられた累積流量を表す
ことになる。

【０１５３】ここで簡単に流量制御の量と脈流制御の量
について説明する。今仮に流量制御の累積量と脈流制御
の累積量がそれぞれ１００ｍｌと５ｍｌだとする。この
時、全分析に要した総量は１０５ｍｌではないと云うこ
とである。

【０１５４】流量制御では１００ｍｌ送液したけれど
も、実際に送液した量は９５ｍｌであり、残りの５ｍｌ
は脈流制御により補正された量と考えた方が良い。この
５ｍｌがポンプ内部で流体が圧縮される時に生じた体積
損失によるものである。そしてこの量は同じ溶媒の組み
合わせでもプログラム条件が異なると異なってくるし、
溶媒の組み合わせが異なると当然異なってくる。

【０１５５】このように、本発明による高精度高圧グラ
ジエント送液システムを用いた新しいグラジエント溶出
法ではグラジエント溶出の全工程が定量的にコントロー
ルされるため、高い精度の流量の再現性が達成されるこ
とになる。

【０１５６】なお、本発明は上記で説明した実施例に限
定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱するこ
となく種々の変更が可能であることは言うまでもない。

【０１５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
グラジエント溶出の全工程が定量的にコントロールされ
るため、高い精度の流量の再現性が達成される。特に、
高精度液体クロマトグラフィに好適なマイクロツインポ
ンプによる高精度高圧グラジエント送液システムを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
方法の説明図である。

【図２】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムの１実施例の構成図である。

【図３】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムに用いるマイクロツインヘッドポンプの構成例
の説明図である。

【図４】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムの制御動作の一例を説明するフローチャートで
ある。

【図５】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムの制御動作の一例を説明する図４に続くフロー
チャートである。

【図６】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムの制御動作の一例を説明する図５に続くフロー
チャートである。

【図７】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムの制御動作の一例を説明する図６に続くフロー
チャートである。

【図８】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムの制御動作の一例を説明する図７に続くフロー
チャートである。

【図９】本発明による高精度高圧２液グラジエント送液
システムの制御動作の一例を説明する図８に続くフロー
チャートである。

【図１０】高速液体クロマトグラフィーのシステム構成
を説明する模式図である。

【図１１】２液グラジエント溶出の一般的な流量プログ
ラミングを示すマイクロツインポンプによる２液グラジ
エントプログラムの説明図である。

【図１２】グラジエント溶出とカラム圧力の関係の説明
図である。

【図１３】溶媒組成とカラム圧力の関係を水（Ｈ₂ Ｏ）
とメタノール（ＭｅＯＨ）の２液について示した説明図
である。

【図１４】パラメータＦ値による脈流補正の説明図であ
る。

【図１５】従来のデュアルプランジャー型ポンプと本発
明によるツインヘッド型ポンプにおける気泡の吸入とポ
ンプ送液特性の説明図である。

【図１６】本発明による新しい制御方法のプロセスの説
明図である。

【図１７】マクロ区間における流量誤差の説明図であ
る。

【図１８】パラメータＦ値とカラム圧力の関係の説明図
である。

【符号の説明】

１ 第１の送液ポンプ（ポンプＡ） ２ 第１の送液ポンプ１で送液する第１溶媒 ２ａ 第１溶媒２を貯留する貯留容器 ３ 第２の送液ポンプ（ポンプＢ） ４ 第２の送液ポンプ３で送液する第２溶媒 ４ａ 第２溶媒３を貯留する貯留容器 ５ グラジエントコントローラ ５ａ プログラム作成部 ５ｂ グラジエント制御部 ５ｃ データベース ６ 三方分岐ジョイント ７ ミキシングコイル ８ 高速液体クロマトグラフィシステム（ＨＰＬＣ）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロツインポンプで送液する溶媒によ
   り測定試料をグラジエント溶出して高速液体クロマトグ
   ラフィに送液するための高精密高圧グラジエント方法で
   あって、 前記マイクロツインポンプの流量制御だけでのグラジエ
   ント溶出を実行する第１プロセスと、 前記グラジエント溶出時における圧力値を測定する第２
   プロセスと、 前記圧力値を複数にブロック化し、各ブロックの平均圧
   力を計算する第３プロセスと、 前記ブロックの平均圧力値に対応したパラメータ値を計
   算する第４プロセスと、 前記流量制御とマクロステップ制御によるグラジエント
   溶出プログラムを実行する第５プロセスと、 前記グラジエント溶出プログラムの実行後、前記第２プ
   ロセス→第３プロセス→第４プロセス→第５プロセスを
   繰り返してパラメータ値の微調整を行う第６プロセスと
   を含むことを特徴とする高精密高圧グラジエント方法。
2. 【請求項２】第１溶媒を送液する第１の送液ポンプと、
   第２溶媒を送液する第２の送液ポンプと、 前記第１の送液ポンプと第２の送液ポンプで送液される
   第１溶媒と第２溶媒を合流する三方分岐ジョイントと、 合流した前記第１の溶媒と第２の溶媒を混合するミキシ
   ングコイルと、 前記ミキシングコイルで混合した前記第１溶媒２と第２
   溶媒４で溶出された試料が供給される分離カラムを持つ
   高速液体クロマトグラフィと、 送液手順を生成するグラジエント溶出プログラム生成部
   とグラジエント制御部、および条件設定ファイル、プロ
   グラムファイル、データテーブルとを有するデータベー
   スとからなるグラジエントコントローラとを備えたグラ
   ジエントシステムコントローラとを備えたことを特徴と
   する高精密高圧グラジエントシステム。
3. 【請求項３】前記第１の送液ポンプおよび第２の送液ポ
   ンプはマイクロツインポンプであり、 前記グラジエント制御部は、前記データベースの前記条
   件設定ファイルに格納された送液条件と前記第１の送液
   ポンプおよび第２の送液ポンプの送液圧力値と液体の圧
   縮損失による流量の低下を規定するパラメータ値に基づ
   いて前記溶出プログラム生成部が生成したグラジエント
   溶出プログラムにしたがって前記第１の送液ポンプおよ
   び第２の送液ポンプの送液を制御することを特徴とする
   請求項２に記載の高精密高圧グラジエントシステム。
4. 【請求項４】前記グラジエント溶出プログラム生成部
   は、前記マイクロツインポンプの流量制御だけでのグラ
   ジエント溶出を実行する第１プロセスと、 前記グラジエント溶出時における圧力値を測定する第２
   プロセスと、 前記圧力値をパラメータ値で決定される複数段階にブロ
   ック化し、各ブロックの平均圧力を計算する第３プロセ
   スと、 前記ブロックの平均圧力値に対応したパラメータ値を計
   算する第４プロセスと、 前記流量制御とマクロステップ制御によるグラジエント
   溶出プログラムを実行する第５プロセスと、 前記グラジエント溶出プログラムの実行後、前記第２プ
   ロセス→第３プロセス→第４プロセス→第５プロセスを
   繰り返してパラメータ値の微調整を行う第６プロセスと
   を実行するプログラミングを生成することを特徴とする
   請求項３に記載の高精密高圧グラジエントシステム。